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Die Erfindung betrifft einen Kühlmantel für eine elektrische Antriebsmaschine, wobei der Kühlmantel einen Einlassabschnitt mit einer Einlassöffnung und einen Auslassabschnitt mit einer Auslassöffnung aufweist, wobei der Einlassabschnitt und der Auslassabschnitt in einer, entlang einer Mittelachse des Kühlmantels verlaufenden, axialen Richtung beabstandet sind und durch eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen verbunden sind, wobei die Einlassöffnung dazu ausgebildet ist, ein flüssiges Kühlmittel derart in den Einlassabschnitt einzulassen, dass das Kühlmittel den Einlassabschnitt in einer Umfangrichtung des Kühlmantels durchströmt, wobei jeder der Kühlmittelkanäle an einem Einströmpunkt in den Einlassabschnitt mündet, an einem Ausströmpunkt in den Auslassabschnitt mündet und sich in Umfangsrichtung spiralförmig um die Mittelachse des Kühlmantels windet, wobei die Einströmpunkte der Kühlmittelkanäle in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse angeordnet sind und in Umfangrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Kühlmantel.
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Elektrische Antriebssysteme, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, benötigen zur kontinuierlichen Aufrechterhaltung ihrer Leistungsfähigkeit in der Regel einen Kühlmechanismus, der die beim Betrieb entstehende Verlustwärme abführt und damit die Einhaltung thermischer Grenzen sicherstellt. Ein gängiges Konzept ist hierbei die Temperaturregulierung über einen Kühlmittelkreislauf, bei dem ein flüssiges Medium wie Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch durch den sogenannten Kühlmantel (auch Wassermantel) strömt und die Wärme konvektiv abführt. Der Kühlmantel wird dabei durch kanalförmige Kühlkonturen im Gehäuse der elektrischen Maschine gebildet und ist durch Einlass- und Auslassöffnungen in den Flüssigkeitskreislauf eingebunden, in dem das von einer Pumpe geförderte Kühlmittel zirkuliert. Der Kühlmantel hat dabei üblicherweise die Form eines Hohlzylinders, der die elektrische Maschine umgibt und einen oder mehrere Kühlmittelkanäle aufweist, in denen das Kühlmittel an der Maschine entlanggeführt wird.
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Für die geometrische Gestaltung des Kühlmantels sind aus dem Stand der Technik verschiedene Bauformen bekannt. Der oder die Kühlmittelkanäle können beispielsweise mäanderförmig ausgebildet sein, d.h. aus zueinander parallelen Abschnitten bestehen, die durch U-förmige Umlenkbereiche verbunden sind, in denen das Kühlmittel um 180° umgelenkt wird, so dass es in nebeneinanderliegenden Abschnitten in entgegengesetzte Richtungen strömt. Die Kühlmittelkanäle können auch rein axial, d.h. parallel zur Zylinderachse verlaufen und die Flüssigkeit ohne Umlenkung vom Einlass- zum Auslasspunkt führen. Eine weitere wichtige Geometrie stellen spiralförmige Ausführungen dar, bei denen der bzw. die Kanäle entlang einer Schraubenlinie verlaufen und das Kühlmittel die elektrische Maschine sowohl in axialer, als auch in Umfangrichtung umströmt (Kühlwendel). Die aus dem Stand der Technik bekannten Kühlmäntel weisen dabei in der Regel entweder einen einzelnen Kühlmittelkanal auf oder besitzen mehrere identisch geformte Kanäle, die zueinander versetzt sind und parallel verlaufen.
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Im Falle mehrere getrennter Spiralwendeln verzweigt sich der Flüssigkeitsstrom im Einlassbereich in die verschiedenen Kanäle und wird im Auslassbereich wieder zusammengeführt. Je nach Anzahl der Kanäle und deren Lage zur Einlass- bzw. Auslassöffnung entstehen in diesen Bereichen Verwirbelungen in der Strömung und Gebiete mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten (Totwassergebiete). Dieser inhomogene Fluss hat wiederum eine ungleichmäßige Kühlleistungsverteilung im Mantel zur Folge, bei der im Bereich des Kühlmitteleingangs eine hohe Kühlleistung erreicht wird, die im weiteren Verlauf zum Kühlmittelausgang hin immer stärker abnimmt. Dadurch ergeben sich insbesondere in der Nähe des Auslassbereichs Zonen mit lokal erhöhter Temperatur, durch die das Leistungsvermögen der elektrischen Maschine beeinträchtigt werden kann.
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Aus
DE 10 2010 025 650 A1 ist ein Kühlmantel für eine elektrische Antriebsmaschine mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff des Patentanspruch 1 bekannt.
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Aus
CN 2 06 759 247 U ist ein in einem Motorgehäuse angeordneter Kühlmantel mit spiralförmig verlaufenden Kühlkanälen bekannt.
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DE 10 2014 002 278 A1 offenbart einen Kühlmantel für eine elektrische Maschine umfassend einen rohrförmigen Hauptkörper mit zwei Stirnflächen und eine einen Strömungskanal definierenden Nuteinheit, die axial fortlaufend auf einem Außenumfang des Hauptkörpers angeordnet ist. Der Kühlmantel umfasst zwischen einem ersten Endabschnitt der Nuteneinheit auf der axialen Rückseite des Hauptkörpers und einer der Stirnflächen des Hauptkörpers keinen radial außerhalb vom Grund der Nuteneinheit liegenden Abschnitt. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, einen Kühlmantel zur Verfügung zu stellen, mit dem sich ein möglichst homogenes Strömungsverhalten der Kühlflüssigkeit und eine entsprechend gleichmäßig verteilte Kühlleistung erreichen lässt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kühlmantel für eine elektrische Antriebsmaschine, wobei der Kühlmantel einen Einlassabschnitt mit einer Einlassöffnung und einen Auslassabschnitt mit einer Auslassöffnung aufweist, wobei der Einlassabschnitt und der Auslassabschnitt in einer, entlang einer Mittelachse des Kühlmantels verlaufenden, axialen Richtung beabstandet sind und durch eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen verbunden sind, wobei die Einlassöffnung dazu ausgebildet ist, ein flüssiges Kühlmittel derart in den Einlassabschnitt einzulassen, dass das Kühlmittel den Einlassabschnitt in einer Umfangrichtung des Kühlmantels durchströmt, wobei jeder der Kühlmittelkanäle an einem Einströmpunkt in den Einlassabschnitt mündet, an einem Ausströmpunkt in den Auslassabschnitt mündet und sich in Umfangsrichtung spiralförmig um die Mittelachse des Kühlmantels windet, wobei die Einströmpunkte der Kühlmittelkanäle in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse angeordnet sind und in Umfangrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die Kühlmittelkanäle unterschiedliche Längen aufweisen, wobei der Einströmpunkt eines Kühlmittelkanals maximaler Länge in Umfangrichtung einen minimalen Abstand zur Einlassöffnung aufweist und der Einströmpunkt eines Kühlmittelkanals minimaler Länge in Umfangrichtung einen maximalen Abstand zur Einlassöffnung aufweist.
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Das dem erfindungsgemäßen Kühlmantel zugrunde liegende Prinzip besteht darin, dass in jeder Spiralwendel ein individueller Kühlmittelstrom entsteht, dessen Strömungseigenschaften durch die jeweilige Länge des Kühlmittelkanals und die Positionierung seiner Einström- und Ausströmpunkte beeinflusst werden. Auf Grundlage einer rechnergestützten Analyse des Strömungsverhaltens mittels numerischer Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) hat sich herausgestellt, dass sich die Homogenität der Strömungsgeschwindigkeiten durch die folgenden Gestaltungsmerkmale optimieren lässt: Die einzelnen Kühlmittelkanäle beginnen bezüglich der axialen Richtung alle auf gleicher Höhe, weisen jedoch unterschiedliche Längen auf. Weiterhin sind die Einströmpunkte entlang der Umfangrichtung verteilt angeordnet, wobei der Einströmpunkt des längsten Kanals am nächsten zur Einlassöffnung liegt und der Einströmpunkt des kürzesten Kanals am weitesten von der Einlassöffnung entfernt angeordnet ist. Durch die unterschiedlichen Längen der Kanäle werden die unterschiedlichen Strömungsbedingungen an den Einströmpunkten im Einlassabschnitt zumindest teilweise kompensiert und insgesamt eine Homogenisierung des Strömungsverhaltens erreicht. Auf diese Weise lässt sich der Wärmeübergang auf die Kühlflüssigkeit verbessern und eine insgesamt höhere und gleichförmigere Kühlleistung erzielen, wodurch das Leistungsvermögen der elektrischen Maschine entsprechend maximiert werden kann.
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Die Geometrie des Kühlmantels und die Anordnung der Kühlmittelkanäle wird durch Bezugnahme auf die axiale Richtung und die Umfangrichtung beschrieben. Der Kühlmantel kann beispielsweise die Form eines Hohlzylinders aufweisen, in dessen Inneren die elektrische Maschine angeordnet ist. Die Mittelachse des Kühlmantels legt die axiale Richtung fest, wobei insbesondere an einem axialen Ende der Einlassabschnitt und an dem entgegengesetzten axialen Ende der Auslassabschnitt angeordnet ist. Der Einlassabschnitt und/oder der Auslassabschnitt sind vorzugsweise ringförmig um die Mittelachse ausgebildet und weisen jeweils eine Öffnung auf, durch die das flüssige Kühlmittel ein- bzw. ausgelassen wird. Die Öffnungen sind dabei vorzugweise an einer radial nach außen weisenden Wand des Einlass- bzw. Auslassabschnitts angeordnet. Der Kühlmantel kann insbesondere zwei Anschlüsse aufweisen, die zur Einlass- bzw. Auslassöffnung führen und der Anbindung an den Kühlmittelkreislauf dienen. Die Einlassöffnung, bzw. der zugehörige Anschluss, ist dabei dazu ausgebildet, dem einfließenden Kühlmittel eine Strömungsrichtung aufzuprägen, durch die das Kühlmittel entlang der Umfangrichtung im Einlassabschnitt zirkuliert und dabei in die vom Einlassabschnitt abzweigenden Kühlmittelkanäle einströmt. Die Öffnung oder der Anschluss kann zu diesem Zweck beispielsweise senkrecht zur axialen Richtung und tangential oder schräg zur Umlaufrichtung gerichtet sein. Durch die von der Einlassöffnung aufgeprägte Zirkulation des Kühlmittels im Einlassabschnitt wird ein Durchlaufsinn der Umfangrichtung festgelegt, der in Zirkulationsrichtung positiv und in der gegenläufigen Richtung negativ ausfällt. Die Einströmpunkte, d.h. die Eingangsöffnungen der Kühlmittelkanäle sind über die Umfangrichtung verteilt, so dass das im Einlassabschnitt zirkulierende Kühlmittel unterschiedlich lange Strömungswege zu den verschiedenen Einströmpunkten durchläuft. Erfindungsgemäß weist dabei der Einströmpunkt des Kühlmittelkanals maximaler Länge in Umfangrichtung einen minimalen Abstand zur Einlassöffnung und damit einen minimalen Strömungsweg auf. Umgekehrt weist der Einströmpunkt des Kühlmittelkanals minimaler Länge entlang der Umfangrichtung im positiven Durchlaufsinn einen maximalen Abstand zur Einlassöffnung und damit einen maximalen Strömungsweg auf. Die Begriffe „maximal“ und „minimal“ beziehen sich dabei auf einen Vergleich der unterschiedlichen Kanäle. So kann beispielsweise der Kanal maximaler (minimaler) Länge ein Kanal sein, der länger (kürzer) als alle übrigen Kanäle ist. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Kanäle die gleiche maximale bzw. minimale Länge aufweisen. Erfindungsgemäß weisen mindestens zwei Kanäle eine unterschiedliche Länge auf, es ist jedoch auch möglich, dass die Längen aller Kanäle jeweils unterschiedlich ausfallen.
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Die Kanäle verlaufen vom Einströmpunkt zum Ausströmpunkt jeweils entlang einer zylindrischen Spirale (Schraubenlinie) und weisen insbesondere über ihre gesamte Länge einen konstanten Abstand zur Mittelachse auf. Insbesondere verlaufen die Kanäle parallel zueinander und sind vorzugsweise durch strömungsoptimiert ausgeführte Wände voneinander getrennt. Die Kanäle verlaufen dabei vorzugsweise mit einem konstanten Winkel (Gangwinkel) zur axialen Richtung. Denkbar ist jedoch auch, dass der Gangwinkel über die Länge des Kanals variiert. Das Kühlmittel umströmt die Mittelachse auf diese Weise in positiver Umfangrichtung und wird gleichzeitig in axialer Richtung auf den Auslassabschnitt zugeführt. Die Kühlmittelkanäle münden schließlich im Auslassabschnitt, wo das Kühlmittel über die Auslassöffnung abgeführt wird. Insbesondere strömt das Kühlmittel so in den Auslassabschnitt ein, dass es dort in Umfangrichtung zirkuliert bis es die Auslassöffnung erreicht.
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Das erfindungsgemäße Gestaltungsprinzip lässt mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen zu, die im Folgenden beschrieben werden. Insbesondere hat es sich in den CFD-Untersuchungen herausgestellt, dass sich über die axiale Positionierung der Ausströmpunkte ein besonders vorteilhaftes Strömungsverhalten im Auslassabschnitt erreichen lässt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Ausströmpunkte in axialer Richtung beabstandet. Um Inhomogenitäten und Totwassergebiete im Auslassabschnitt zu vermindern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ausströmpunkte der Kühlmittelkanäle bezüglich der axialen Richtung über einen gewissen Bereich zu verteilen. Insbesondere ragt also mindestens ein Kühlmittelkanal bezüglich der axialen Richtung weiter als die übrigen Kanäle in den Auslassabschnitt hinein, so dass das aus dem Kanal strömende Kühlmittel an dieser axialen Position zur Aufrechterhaltung der Gesamtströmung beitragen kann. Auf diese Weise werden in diesem und den bezüglich der Strömungsrichtung dahinter liegenden Bereichen niedrige Flüssigkeitsgeschwindigkeiten vermieden und eine gleichmäßige Kühlwirkung über den gesamten Auslassabschnitt hinweg erreicht.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein erster Ausströmpunkt eines Kühlmittelkanals, insbesondere der Ausströmpunkt des Kühlmittelkanals maximaler Länge, relativ zur Auslassöffnung derart angeordnet ist, dass der erste Aussströmpunkt und die Auslassöffnung bezüglich der axialen Richtung im Wesentlichen auf gleicher Höhe liegen. Dadurch ragt der entsprechende Kühlmittelkanal so weit in den Auslassabschnitt hinein, dass der zugehörige erste Ausströmpunkt bezüglich der axialen Richtung in einer Ebene mit der Auslassöffnung liegt. Durch diese Gestaltung werden die Totwassergebiete im Auslassabschnitt in besonders effizienter Weise vermindert und die Kühlwirkung in diesem Bereich verbessert.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Aussströmpunkt und die Auslassöffnung in Umfangrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, wobei der erste Ausströmpunkt gegenüber der Auslassöffnung in Umfangrichtung insbesondere um einen Winkel von weniger als 180° versetzt ist. Der erste Ausströmpunkt liegt damit bezüglich der positiven Umfangrichtung (und damit bezüglich der Strömungsrichtung) in dem Bereich hinter der Auslassöffnung, also in einem Bereich, in dem die Flüssigkeit einen relativ langen Strömungsweg zur Auslassöffnung zurücklegen muss. Dieser Bereich hat sich als besonders anfällig für die Bildung von Totwassergebieten erwiesen, so dass die entsprechende Positionierung des ersten Ausströmpunkts besonders effizient zur Vermeidung von solchen Gebieten beiträgt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein zweiter Ausströmpunkt eines Kühlmittelkanals, insbesondere der Ausströmpunkt des Kühlmittelkanals minimaler Länge, relativ zur Auslassöffnung derart angeordnet ist, dass der zweite Aussströmpunkt bezüglich der axialen Richtung einen maximalen Abstand zur Auslassöffnung aufweist und die Auslassöffnung gegenüber dem zweiten Ausströmpunkt in Umfangrichtung um einen Winkel von weniger als 180° versetzt ist. Während der oben beschriebene erste Ausströmpunkt bezüglich der axialen Richtung auf gleicher Höhe mit der Auslassöffnung angeordnet ist, liegt der zweite Ausströmpunkt in axialer Richtung im Vergleich mit den anderen Ausströmpunkten maximal weit von der Auslassöffnung entfernt. Bezüglich der positiven Umfangrichtung (Strömungsrichtung) ist der zweite Ausströmpunkt vor der Auslassöffnung angeordnet, also in einem Bereich, in dem die Flüssigkeit nur einen relativ kurzen Strömungsweg zur Auslassöffnung zurücklegen muss.
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Vorzugsweise weisen die Einströmpunkte bezüglich der Umfangrichtung gleichmäßige Abstände zueinander auf. Auf diese Weise sind die Einströmpunkte einheitlich über die Umfangrichtung verteilt, so dass das Abführen des Kühlmittels über die Kanäle in räumlich gleichförmiger Weise stattfindet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlmantel ein inneres und ein äußeres Formteil auf, wobei das innere und/oder das äußere Formteil eine Strömungskontur aus spiralförmig verlaufenden Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweisen und die Kühlmittelkanäle zwischen dem inneren und dem äußeren Formteil gebildet sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kühlmittelkanäle Querschnittsflächen aufweisen, deren Summe größer oder gleich einer Querschnittsfläche der Einlassöffnung ist. Durch diese Gestaltung werden vorteilhafterweise Strömungsverluste beim Übergang zwischen dem Einlassabschnitt und den Kühlmittelkanälen vermindert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Antriebsmaschine, insbesondere ein Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug, der eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlmantels aufweist. Bei der elektrischen Antriebsmaschine können dieselben technischen Wirkungen und Vorteile erreicht werden, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kühlmantel beschrieben worden sind. Die elektrische Antriebsmaschine wird dabei insbesondere zumindest teilweise von dem Kühlmantel in radialer Richtung umgeben. Insbesondere kann die elektrische Antriebsmaschine ein Gehäuse mit integriertem Kühlmantel aufweisen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmantels;
- 2 eine Gegenüberstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Kühlmantels mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmantels.
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1 dient in erster Linie der Beschreibung der grundlegenden Kühlmantelgeometrie. Der Kühlmantel 1 weist im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders mit Zylinderachse 6 auf, in dessen Inneren die zu kühlende elektrische Maschine angeordnet ist. Die Wände der Strömungskonturen des Kühlmantels 1 werden durch die Oberflächen 15, 16 eines inneren und eines äußeren Formteils gebildet. Das äußere Formteil ist hier lediglich durch seine zylinderförmige Oberfläche 16 angedeutet und bildet in radialer Richtung die nach außen weisende Wand der Strömungskontur. Die Oberfläche 15 des inneren Formteils stellt die zugehörige innere radiale Wand dar und ist mit rippenförmigen Erhebungen 17 versehen, die die Seitenwände der Kühlkanäle 10 bilden. Die Richtung 7, die parallel zur Mittelachse 6 des Kühlmantels 1 verläuft, wird als axiale Richtung 7 bezeichnet. An den beiden axialen Enden des Kühlmantels 1 sind der Einlass- und Auslassabschnitt 2, 3 angeordnet, die jeweils durch einen ringförmigen Hohlraum zwischen den Flächen 15 und 16 gebildet werden. Durch radial nach außen weisenden Öffnungen 4, 5 strömt Kühlflüssigkeit in den Einlassabschnitt 2 ein und aus dem Auslassabschnitt 3 wieder hinaus und durchfließt dabei die zwischen den Abschnitten 2, 3 angeordneten, spiralförmigen Kanäle 10. Dabei wird die elektrische Maschine im Inneren des Kühlmantels 1 in Umfangrichtung 8 umströmt und die beim Betrieb der Maschine entstehende Verlustwärme abgeführt. Das Kühlmittel strömt dabei sowohl im Einlass- und Auslassabschnitt 2, 3, als auch in den Kühlmittelkanälen 10 entlang der Umfangrichtung 8 derart, dass es in der abgebildeten Ansicht an der Vorderseite des Kühlmantels 1 nach unten und auf der abgewandten Rückseite des Kühlmantels 1 nach oben strömt. Durch diese über alle Bereiche konstante Umlaufrichtung wird ein positiver Umlaufsinn der Umfangrichtung 8 festgelegt. Die Kühlmittelkanäle 10 zweigen an den Einströmpunkten 11 vom Einlassbereich 2 ab und münden in den Ausströmpunkten 12 in den Auslassbereich 4 (die Strömungsrichtung an den Einström- und Ausströmpunkten 11, 12 ist durch Pfeile angedeutet).
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In der 2 wird die erfindungsgemäße Kühlmantelgeometrie (2b) einer Ausgestaltung aus dem Stand der Technik (2a) gegenübergestellt. Die in der 1 mit Bezugszeichen versehenen Elemente werden hier der Übersichtlichkeit halber teilweise ohne Bezugszeichen dargestellt. Ebenso ist die in 1 angedeutete äußere Wand 16 hier nicht abgebildet. Sowohl 2a als auch 2b zeigen jeweils zwei Seitenansichten des Kühlmantels 1, wobei links die Vorderseite des Kühlmantels 1 mit der Einlass- und Auslassöffnung 4, 5 zu sehen ist, und rechts die zugehörige Rückseite abgebildet ist. Letztere entspricht einer um 180° in Umfangsrichtung gedrehten Ansicht, wobei die Positionen 4` 5` der jetzt auf der abgewandten Seite liegenden Öffnungen 4, 5 gekennzeichnet sind. Zusätzlich ist auf beiden Seiten die (positive) Umfangrichtung 8 eingezeichnet, die auf der Vorderseite von unten nach oben und auf der Rückseite entsprechend von oben nach unten verläuft.
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Die Einströmpunkte 11 der Kanäle 10 liegen bei beiden Ausführungen bezüglich der axialen Richtung 7 auf gleicher Höhe, d.h. sie liegen in einer senkrecht zur axialen Richtung 7 verlaufenden Ebene, die durch die Linie 13 angedeutet ist. Bezüglich der Umfangrichtung 8 weisen alle Einströmpunkte 11 gleichmäßige Abstände zueinander auf. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Gestaltung in 2a liegen auch die Ausströmpunkte 12 auf gleicher Höhe und alle Kanäle 10 haben identische Länge. Demgegenüber haben die Kanäle 10 bei der Ausführungsform in 2b jeweils unterschiedliche Längen, wobei die Längen zwischen einer minimalen Länge und einer maximalen Länge variieren. Erfindungsgemäß ist der Einströmpunkt 11' des Kühlmittelkanals 10 mit maximaler Länge in der Umgebung der Einlassöffnung 4 angeordnet und hat zu dieser in Umfangrichtung einen minimalen Abstand, so dass der Strömungsweg zwischen der Einlassöffnung 4 und dem Einströmpunkt 11' kürzer ist als die entsprechenden Strömungswege der anderen Einströmpunkte 11. Umgekehrt weist der Einströmpunkt 11 des Kühlmittelkanals 10 minimaler Länge (in der Figur nicht gesondert gekennzeichnet) einen maximalen Abstand von der Einlassöffnung 4 auf, so dass der zugehörige Strömungsweg entsprechend ebenfalls maximal ist. Durch diese Gestaltung der Kühlmittelkanäle 10 lässt sich das Strömungsverhalten der verzweigten und im Auslassabschnitt 3 wieder zusammengeführten Teilströmungen homogenisieren und die mit Inhomogenitäten einhergehende lokale Variation der Kühlleistung vermindern.
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Um eine weitere Optierung des Strömungsverhaltens zu erzielen, weisen die Ausströmpunkte 12, 12', 12" zusätzlich unterschiedliche axiale Positionen auf. Der Verlauf der Ausströmpunkte 12, 12', 12" entlang der Umfangrichtung 8 ist durch die Linien 14 angedeutet. Dabei liegt der Ausströmpunkt 12' in axialer Richtung auf gleicher Höhe mit der Auslassöffnung 5, d.h. der zugehörige Kanal 10 ragt an dieser Stelle beträchtlich in den Auslassabschnitt 3 hinein. Dabei ist der Ausströmpunkt 12' gegenüber der Auslassöffnung 5 in positiver Umfangrichtung 8 um einen Winkel von weniger als 180° versetzt, d.h. er liegt auf die Strömung bezogen hinter der Auslassöffnung 5. In diesem Bereich hinter der Auslassöffnung 5 kommt es bevorzugt zu Bereichen langsamer oder stagnierender Flüssigkeitsbewegung (Totwassergebiete) und die dargestellte Positionierung des Ausströmpunkts 12' dient dazu, die Bildung solcher Bereiche zu unterdrücken. Eine zusätzliche Verbesserung des Strömungsverhaltens lässt sich dadurch erreichen, dass die Ausströmpunkte 12", die bezüglich der axialen Richtung 7 am weitesten von der Auslassöffnung 5 entfernt sind, so angeordnet sind, dass die Auslassöffnung 5 gegenüber den Ausströmpunkten 12" in Umfangrichtung 8 um einen Winkel von weniger als 180° versetzt ist, d.h. dass die Ausströmpunkte 12" auf die Strömung bezogen vor der Auslassöffnung angeordnet sind.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Kühlmantel 1 handelt es sich um eine Ausgestaltung eines Kühlmantel 1 für eine elektrische Antriebsmaschine, wobei der Kühlmantel 1 einen Einlassabschnitt 2 mit einer Einlassöffnung 4 und einen Auslassabschnitt 3 mit einer Auslassöffnung 5 aufweist, wobei der Einlassabschnitt 2 und der Auslassabschnitt 3 in einer, entlang einer Mittelachse 6 des Kühlmantels 1 verlaufenden, axialen Richtung 7 beabstandet sind und durch eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen 10 verbunden sind, wobei die Einlassöffnung 4 dazu ausgebildet ist, ein flüssiges Kühlmittel derart in den Einlassabschnitt 2 einzulassen, dass das Kühlmittel den Einlassabschnitt 2 in einer Umfangrichtung 8 des Kühlmantels 1 durchströmt, wobei jeder der Kühlmittelkanäle 10 an einem Einströmpunkt 11, 11' in den Einlassabschnitt 2 mündet, an einem Ausströmpunkt 12, 12', 12" in den Auslassabschnitt 3 mündet und sich in Umfangsrichtung 8 spiralförmig um die Mittelachse des Kühlmantels 1 windet, wobei die Einströmpunkte 11, 11' der Kühlmittelkanäle 10 in einer Ebene 13 senkrecht zur Mittelachse 16 angeordnet sind und in Umfangrichtung 8 zueinander versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle 10 unterschiedliche Längen aufweisen, wobei der Einströmpunkt 11' eines Kühlmittelkanals 10 maximaler Länge in Umfangrichtung 8 einen minimalen Abstand zur Einlassöffnung 4 aufweist und der Einströmpunkt 11 eines Kühlmittelkanals 10 minimaler Länge in Umfangrichtung 8 einen maximalen Abstand zur Einlassöffnung 4 aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlmantel
- 2
- Einlassabschnitt
- 3
- Auslassabschnitt
- 4
- Einlassöffnung
- 4`
- Position der Einlassöffnung
- 5
- Auslassöffnung
- 5`
- Position der Auslassöffnung
- 6
- Mittelachse
- 7
- axiale Richtung
- 8
- Umfangrichtung
- 10
- Kühlmittelkanäle
- 11
- Einströmpunkt
- 12
- Ausströmpunkt
- 12'
- erster Ausströmpunkt
- 12"
- zweiter Ausströmpunkt
- 13
- Ebene
- 14
- Anordnung der Ausströmpunkte
- 15
- Fläche des inneren Formteils
- 16
- Fläche des äußeren Formteils
- 17
- Erhebungen des inneren Formteils
